專利名稱：絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，尤其涉及一種帶有保護電 路和開關(guān)穩(wěn)壓的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
絕緣門極雙極型晶體管(Isolated Gate Bipolar Transistor簡稱IGBT)的驅(qū)動 條件密切地關(guān)系到他的靜態(tài)特性和動態(tài)特性，同時，門極電路的正偏壓+Ugs、負(fù)偏壓-Ugs 和門極電阻RG的大小，對IGBT的通態(tài)電壓、開關(guān)、開關(guān)損耗、承受短路能力及電流等參數(shù)有 不同程度的影響。其中門極正電壓+Ugs的變化對IGBT的開通特性，負(fù)載短路能力和dUgs/ dt電流有較大的影響，而門極負(fù)偏壓對關(guān)斷特性的影響較大?，F(xiàn)在技術(shù)中，為可靠驅(qū)動絕緣柵器件，目前已有很多成熟電路。當(dāng)驅(qū)動信號與功率 器件不需要隔離時，驅(qū)動電路的設(shè)計比較簡單。當(dāng)需要驅(qū)動器的輸入端與輸出端電氣隔離 時，一般有兩種途徑采用光電耦合器或是利用脈沖變壓器來提供電氣隔離?，F(xiàn)有技術(shù)中， 驅(qū)動器的輸入端與輸出端電氣隔離，其開、關(guān)斷延遲時間短，輸入輸出隔離電壓也比較低， 同時，電路保護可靠性低，相關(guān)輔助電路設(shè)計復(fù)雜、成本高。

實用新型內(nèi)容本實用新型解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動器的輸入端與輸出端電氣隔 離，其開、關(guān)斷延遲時間短，輸入輸出隔離電壓也比較低，同時，電路保護可靠性低，相關(guān)輔 助電路設(shè)計復(fù)雜、成本高的技術(shù)問題。本實用新型采取的技術(shù)方案是構(gòu)建一種IGBT驅(qū)動電路，驅(qū)動隔離電路、放大輸 出電路，所述驅(qū)動隔離電路由PC929門極驅(qū)動光耦合器進行驅(qū)動隔離，所述PC929門極驅(qū)動 光耦合器接收所述脈沖寬度調(diào)制信號輸入電路輸出的信號，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器 與放大輸出電路連接。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括第一橋臂驅(qū)動電路、第二 橋臂驅(qū)動電路，所述第一橋臂驅(qū)動電路和所述第二橋臂驅(qū)動電路分別與PC929門極驅(qū)動光 耦合器連接，當(dāng)所述第一橋臂驅(qū)動電路為高電平工作時，所述第二橋臂驅(qū)動電路為低電平， 當(dāng)所述第二橋臂驅(qū)動電路為高電平工作時，所述第一橋臂驅(qū)動電路為低電平，形成互鎖。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括欠壓保護電路，所述欠壓 保護電路包括兩只2N5551的三極管。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括故障記憶電路，所述故障 記憶電路包括與非門、光耦、雙D觸發(fā)器，所述與非門輸入端與通過光耦與所述PC929門極 驅(qū)動光耦合器連接，與非門輸出端與雙D觸發(fā)器連接并通過光耦輸出至數(shù)字信號處理器。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是所述與非門為CD4023，所述光耦 為TLP251，所述雙D觸發(fā)器為⑶4013。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括死區(qū)設(shè)置電路，所述死區(qū)
3設(shè)置電路包括與門、電阻和電容，所述與門兩輸入端分別接在電阻兩端。本實用新型解決技術(shù)問題進一步技術(shù)方案是還包括關(guān)斷延遲電路，所述關(guān)斷時 間延遲電路包括三極管、電阻、電容。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括驅(qū)動放大電路，所述驅(qū)動 放大電路包括高速開關(guān)三極管、電容、二極管，所述三極管集電極檢測電路串聯(lián)兩個二極管。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是還包括開關(guān)電源電路，所述開關(guān) 電源電路包括驅(qū)動芯片、光耦、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，所述開關(guān)電源以驅(qū)動芯片驅(qū)動，光耦、三端 基準(zhǔn)穩(wěn)壓源進行隔離反饋。本實用新型解決技術(shù)問題的進一步技術(shù)方案是所述驅(qū)動芯片為3844，所述光耦 為PC817，所述三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源為TL431。本實用新型技術(shù)方案解決技術(shù)問題的技術(shù)效果是通過采用PC929門極驅(qū)動光耦 合器進行驅(qū)動隔離，其開、關(guān)斷延遲時間短，輸入輸出隔離電壓高。通過設(shè)計簡單的電路實 用欠壓鎖定保護、故障記憶電路、死區(qū)設(shè)置電路、關(guān)斷延遲電路、上下橋互鎖電路、驅(qū)動放大 電路、開關(guān)電源電路，提供了成本低、系統(tǒng)簡單、可靠性高的驅(qū)動電路。

[0016]圖1為本實用新型的連接示意圖。[0017]圖2為本實用新型PC929門極驅(qū)動光耦合器的內(nèi)部圖。[0018]圖3為本實用新型上橋臂電路。[0019]圖4為本實用新型欠壓保護電路。[0020]圖5為本實用新型故障記憶電路。[0021]圖6為本實用新型死區(qū)設(shè)置電路。[0022]圖7為本實用新型關(guān)斷延遲電路。[0023]圖8為本實用新型驅(qū)動放大電路。[0024]圖9為本實用新型開關(guān)電源電路。[0025]圖10本實用新型及其輔助電路的連接示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型技術(shù)方案進行進一步說明如圖1、圖10所示，本實用新型構(gòu)建一種IGBT驅(qū)動電路，驅(qū)動隔離電路、放大輸出 電路，所述驅(qū)動隔離電路由PC929門極驅(qū)動光耦合器進行驅(qū)動隔離，所述PC929門極驅(qū)動光 耦合器接收所述脈沖寬度調(diào)制信號輸入電路輸出的信號，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器與 放大輸出電路連接。所述PWM信號輸入電路將其PWM信號傳輸給驅(qū)動隔離電路，即PC929 門極驅(qū)動光耦合器，再經(jīng)放大輸出電路輸出。如圖2所示，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器內(nèi)部設(shè)有過流檢測，當(dāng)其9腳檢測到 IGBT過流信號時，則其8腳集電極輸出故障信號，11腳輸出低電平，并關(guān)斷IGBT，可通過調(diào) 節(jié)R18、R90調(diào)節(jié)過流保護電壓，通過調(diào)節(jié)R18、C5大小設(shè)置PC929的關(guān)斷時間。所述PC929 門極驅(qū)動光耦合器的開通、關(guān)斷延遲時間最大500nS，輸入輸出隔離電壓為AC4000V。[0029]如圖3所示，本實用新型還包括第一橋臂驅(qū)動電路、第二橋臂驅(qū)動電路，所述第一 橋臂驅(qū)動電路和所述第二橋臂驅(qū)動電路分別與PC929門極驅(qū)動光耦合器連接，當(dāng)所述第一 橋臂驅(qū)動電路為高電平工作時，所述第二橋臂驅(qū)動電路為低電平，當(dāng)所述第二橋臂驅(qū)動電 路為高電平工作時，所述第一橋臂驅(qū)動電路為低電平，形成互鎖。本電路避免了第一橋臂和 第二橋臂的直通，保護了 IGBT，同時，本電路性能穩(wěn)定、成本低。如圖4所示，本實用新型還采用欠壓保護電路，所述欠壓保護電路包括兩只 2N5551的三極管，2N5551的三極管，其C、E極的飽和導(dǎo)通壓降最大0. 2V，該電路工作時，當(dāng) 電壓大于12. 7V時，則Z3擊穿，Q7導(dǎo)通，Q8關(guān)斷，該端為高電平，驅(qū)動器開通；當(dāng)電壓小于 12V時，Q8導(dǎo)通，該端為低電平，驅(qū)動器關(guān)斷；同時，該電路還有上電復(fù)位功能，設(shè)計簡單，實用。如圖5所示，本實用新型還包括故障記憶電路，所述故障記憶電路包括與非門、光 耦、雙D觸發(fā)器，所述與非門輸入端與通過光耦(高速光耦)與所述PC929門極驅(qū)動光耦合 器連接，與非門輸出端與雙D觸發(fā)器連接并通過光耦輸出至數(shù)字信號處理器。所述與非門 為⑶4023，所述光耦為TLP251，所述雙D觸發(fā)器為⑶4013。在運行時，只要與非門為⑶4023 任何一路檢測到故障電路就給雙D觸發(fā)器⑶4013，M0S管導(dǎo)通，與門⑶4081的輸入端為 低電平，則PC929的1、3腳導(dǎo)通，PC929的11腳為低電平，使IGBT始終處于關(guān)斷狀態(tài)，且故 障信號通過光耦TLP251輸出至數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processing，簡稱DSP)， 關(guān)斷PWM，直到復(fù)位信號RESET到來，才能讓PC929正常工作，這樣保證了 IGBT關(guān)斷的可靠 性。如圖6所示，本實用新型還采用死區(qū)設(shè)置電路，所述死區(qū)設(shè)置電路包括與門、電阻 和電容，所述與門兩輸入端分別接在電阻兩端。該電路通過電阻大小或電容大小可以隨意 調(diào)節(jié)死區(qū)時間，當(dāng)輸入PWM時，當(dāng)為高電平，由t = RC時間常數(shù)，當(dāng)與門4081的6腳電壓 充電大于5V時，4081就輸出高電平；當(dāng)為低電平時，與門4081的5腳為低，輸出也為低電 平，該電路方便簡單，性能可靠。如圖7所示，本實用新型還采用關(guān)斷延遲電路，所述電路包括三極管、電阻和電 容，該電路通過調(diào)節(jié)電阻大小或電容大小可以隨意調(diào)節(jié)關(guān)斷延遲時間，性能可靠。如圖8所示，本實用新型還采用驅(qū)動放大電路，所述驅(qū)動放大電路包括高速開關(guān) 三極管、電容、二極管，所述三極管集電極檢測電路串聯(lián)兩個二極管。所述三極管為D44VH 和D45VH，所述三極管的上升和下降延遲時間最大為90nS。過流檢測電路通過R18接到 PC929腳，當(dāng)檢測到IGBT的飽和壓降到7V時，PC929輸出故障信號，PC929關(guān)斷PWM信號， 同時信號傳給故障記憶電路，然后傳給DSP，完全關(guān)斷PWM ；電容C5和二極管Z7的使用，有 助于抑制干擾，在集電極檢測電路用兩個二極管串聯(lián)，能夠提高總體的反向耐壓，從而能夠 提高驅(qū)動電壓等級，但二極管的反向恢復(fù)時間要很小，且每個反向耐壓等級要為1000V，一 般采用BYV261E，反射恢復(fù)時間75ns ；柵極驅(qū)動電阻可根據(jù)IGBT的容量來確定大小。如圖9所示，本實用新型還采用開關(guān)電源電路，所述開關(guān)電源電路包括驅(qū)動芯片、 光耦、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，所述開關(guān)電源以驅(qū)動芯片驅(qū)動，光耦、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源進行隔離反 饋。所述驅(qū)動芯片為3844，所述光耦為PC817，所述三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源為TL431。該電路穩(wěn)壓 電源的穩(wěn)定精度高，工作可靠，完全實現(xiàn)了控制電路和主電路的電氣隔離。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視 為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求一種絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，包括驅(qū)動隔離電路、放大輸出電路，其特征在于，所述驅(qū)動隔離電路由PC929門極驅(qū)動光耦合器進行驅(qū)動隔離，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器接收所述脈沖寬度調(diào)制信號輸入電路輸出的信號，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器與放大輸出電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括第一 橋臂驅(qū)動電路、第二橋臂驅(qū)動電路，所述第一橋臂驅(qū)動電路和所述第二橋臂驅(qū)動電路分別 與PC929門極驅(qū)動光耦合器連接，當(dāng)所述第一橋臂驅(qū)動電路為高電平工作時，所述第二橋 臂驅(qū)動電路為低電平，當(dāng)所述第二橋臂驅(qū)動電路為高電平工作時，所述第一橋臂驅(qū)動電路 為低電平，形成互鎖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括欠壓 保護電路，所述欠壓保護電路包括兩只2N5551的三極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括故障 記憶電路，所述故障記憶電路包括與非門、光耦、雙D觸發(fā)器，所述與非門輸入端與通過光 耦與所述PC929門極驅(qū)動光耦合器連接，與非門輸出端與雙D觸發(fā)器連接并通過光耦輸出 至數(shù)字信號處理器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，所述與非門 為CD4023，所述光耦為TLP251，所述雙D觸發(fā)器為CD4013。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括死區(qū) 設(shè)置電路，所述死區(qū)設(shè)置電路包括與門、電阻和電容，所述與門兩輸入端分別接在電阻兩端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括 關(guān)斷延遲電路，所述時間延遲設(shè)置電路包括三極管、電阻、電容。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括驅(qū)動 放大電路，所述驅(qū)動放大電路包括高速開關(guān)三極管、電容、二極管，所述三極管集電極檢測 電路用兩個二極管串聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括開關(guān) 電源電路，所述開關(guān)電源電路包括驅(qū)動芯片、光耦、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源，所述開關(guān)電源以驅(qū)動 芯片驅(qū)動，光耦、三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源進行隔離反饋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動芯 片為3844，所述光耦為PC817，所述三端基準(zhǔn)穩(wěn)壓源為TL431。
專利摘要本實用新型涉及一種絕緣門極雙極型晶體管驅(qū)動電路，包括驅(qū)動隔離電路、放大輸出電路，所述驅(qū)動隔離電路由PC929門極驅(qū)動光耦合器進行驅(qū)動隔離，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器接收所述脈沖寬度調(diào)制信號輸入電路輸出的信號，所述PC929門極驅(qū)動光耦合器與放大輸出電路連接。本實用新型通過采用PC929門極驅(qū)動光耦合器進行驅(qū)動隔離，輸入輸出隔離電壓高。通過設(shè)計簡單的電路實行欠壓鎖定保護、故障記憶電路、死區(qū)設(shè)置電路、關(guān)斷延遲、上下橋互鎖電路、驅(qū)動放大電路、開關(guān)電源電路，該電路成本低、可靠性高的驅(qū)動電路。
文檔編號H03K19/007GK201656951SQ20092013584
公開日2010年11月24日 申請日期2009年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日
發(fā)明者劉元恒 申請人:深圳市科陸變頻器有限公司